Вложенная устойчивость для Локальные дисковые пространства

Статья
11/23/2024

Область применения: Azure Stack HCI, версии 22H2 и 21H2; Windows Server 2022 и Windows Server 2019

Внимание

Azure Stack HCI теперь является частью Azure Local. Выполняется переименование документации по продукту. Однако старые версии Azure Stack HCI, например 22H2, будут продолжать ссылаться на Azure Stack HCI и не отражают изменение имени. Подробнее.

Вложенная устойчивость — это возможность Локальные дисковые пространства в Azure Stack HCI и Windows Server. Это позволяет двухсерверному кластеру одновременно противостоять нескольким сбоям оборудования без потери доступности хранилища, поэтому пользователи, приложения и виртуальные машины продолжают работать без сбоев. В этой статье объясняется, как работает вложенная устойчивость, приведены пошаговые инструкции по началу работы и ответы на наиболее часто задаваемые вопросы.

Подготовка к работе

Если следует учитывать вложенную устойчивость:

Кластер запускает одну из следующих операционных систем: Azure Stack HCI, версии 21H2, Azure Stack HCI, версии 20H2, Windows Server 2022 или Windows Server 2019; и
Кластер имеет ровно два узла сервера.

Если не удается использовать вложенную устойчивость, если:

Кластер запускает Windows Server 2016; или
Кластер имеет только один узел сервера или имеет три или более узлов сервера.

Почему вложенная устойчивость

Тома, использующие вложенную устойчивость, могут оставаться в сети и доступны, даже если одновременно происходит несколько сбоев оборудования, в отличие от классической двусторонней устойчивости зеркального отображения. Например, если в одно и то же время произошел сбой двух дисков или если сервер спустился и диск завершается сбоем, тома, использующие вложенную устойчивость, остаются в сети и доступны. Для гиперконвергентной инфраструктуры это увеличивает время работы приложений и виртуальных машин; для рабочих нагрузок файлового сервера это означает, что пользователи имеют непрерывный доступ к файлам.

Компромисс заключается в том, что вложенная устойчивость имеет более низкую эффективность емкости, чем классическое двустороннее зеркальное отображение, что означает, что вы получаете немного меньше полезного пространства. Дополнительные сведения см. в разделе " Эффективность емкости " в следующем разделе.

Принцип работы

В этом разделе приведены общие сведения о вложенной устойчивости для Локальные дисковые пространства и описаны два новых варианта устойчивости и их эффективность емкости.

Вдохновение: RAID 5+1

RAID 5+1 — это установленная форма устойчивости распределенного хранилища, которая обеспечивает полезный фон для понимания вложенной устойчивости. В RAID 5+1 на каждом сервере локальная устойчивость обеспечивается RAID-5 или одним четностью для защиты от потери любого отдельного диска. Затем дальнейшая устойчивость обеспечивается raid-1 или двусторонним зеркальным отображением между двумя серверами для защиты от потери любого сервера.

Параметры устойчивости

Локальные дисковые пространства в Azure Stack HCI и Windows Server предлагает два варианта устойчивости, реализованные в программном обеспечении, без необходимости в специализированном оборудовании RAID:

Вложенное двустороннее зеркало. На каждом сервере локальная устойчивость обеспечивается двусторонним зеркальным отображением, а затем обеспечивает дополнительную устойчивость путем двустороннего зеркального отображения между двумя серверами. Это по сути четырехсторонняя зеркальная копия с двумя копиями на каждом сервере, расположенных на разных физических дисках. Вложенное двустороннее зеркальное отображение обеспечивает бескомпромиссную производительность: записи отправляются ко всем копиям и считываниям, поступающим из любой копии.
Вложенное зеркальное ускорение четности. Объединение вложенного двустороннего зеркального отображения из предыдущего изображения с вложенным четностью. На каждом сервере локальная устойчивость для большинства данных обеспечивается однобитовой арифметикой четности, за исключением новых последних записей, использующих двустороннее зеркальное отображение. Затем дальнейшая устойчивость для всех данных обеспечивается двусторонним зеркальным отображением между серверами. Новые записи в том переходят в зеркальную часть с двумя копиями на отдельных физических дисках на каждом сервере. Как зеркальная часть тома заполняется на каждом сервере, старые данные преобразуются и сохраняются в части четности в фоновом режиме. В результате каждый сервер имеет данные для тома в двухсторонном зеркале или в одной структуре четности. Это похоже на то, как работает четность с зеркальным ускорением, с разницей в том, что для четности с зеркальным ускорением требуется четыре сервера в кластере и пуле носителей, а также используется другой алгоритм четности.

Эффективность емкости

Эффективность емкости — это соотношение полезного пространства к объему. Он описывает затраты на емкость, связанные с устойчивостью, и зависит от выбранного варианта устойчивости. В качестве простого примера хранение данных без устойчивости составляет 100 % емкости (1 ТБ данных занимает 1 ТБ физической емкости хранилища), в то время как двустороннее зеркальное отображение составляет 50 % эффективно (1 ТБ данных занимает 2 ТБ физического хранилища).

Вложенное двустороннее зеркальное отображение записывает четыре копии всего. Это означает, что для хранения 1 ТБ данных требуется 4 ТБ физической емкости хранилища. Хотя его простота привлекательно, вложенная двухсторонняя эффективность зеркального зеркала в 25% является самым низким из всех вариантов устойчивости в Локальные дисковые пространства.

Вложенное зеркальное ускорение четности обеспечивает более высокую эффективность емкости, около 35%-40 %, которая зависит от двух факторов: количество дисков емкости на каждом сервере, а также сочетание зеркального и четного значения, указанного для тома. Эта таблица содержит поиск распространенных конфигураций:

Диски емкости на сервер	Зеркальное отображение 10 %	Зеркальное отображение на 20 %	Зеркальное отображение на 30 %
4	35.7%	34.1%	32.6%
5	37.7%	35.7%	33.9%
6	39.1%	36.8%	34.7%
7+	40.0%	37.5%	35.3%

Ниже приведен пример полной математики. Предположим, у нас есть шесть дисков емкости на каждом из двух серверов, и мы хотим создать один том 100 ГБ, состоящий из 10 ГБ зеркала и 90 ГБ четности. Двухстороннее зеркальное отображение сервера составляет 50,0 %, то есть 10 ГБ зеркальных данных занимает 20 ГБ для хранения на каждом сервере. Зеркальное отображение на обоих серверах составляет 40 ГБ. 5/6 = 83,3% эффективно, то есть 90 ГБ данных четности занимает 108 ГБ для хранения на каждом сервере. Зеркальное отображение на обоих серверах составляет 216 ГБ. Таким образом, общий объем ресурсов составляет [(10 ГБ / 50,0%) + (90 ГБ / 83,3%)] × 2 = 256 ГБ, для 39,1 % общей эффективности емкости.

Обратите внимание, что эффективность классического двустороннего зеркального отображения (около 50%) и вложенного зеркального ускорения паритета (до 40%) не отличается. В зависимости от ваших требований, немного более низкая эффективность емкости может оказаться значительной увеличением доступности хранилища. Вы выбираете устойчивость на том, чтобы можно было смешивать вложенные тома устойчивости и классические двухсторонние зеркальные тома в одном кластере.

Создание вложенных томов устойчивости

Вы можете использовать знакомые командлеты хранилища в PowerShell для создания томов с вложенной устойчивостью, как описано в следующем разделе.

Шаг 1. Создание шаблонов уровня хранилища (только Для Windows Server 2019)

Windows Server 2019 требует создания шаблонов уровня хранилища с помощью командлета New-StorageTier перед созданием томов. Это необходимо сделать только один раз, а затем каждый новый том, который вы создаете, может ссылаться на эти шаблоны.

Примечание.

Если вы используете Windows Server 2022, Azure Stack HCI 21H2 или Azure Stack HCI 20H2, вы можете пропустить этот шаг.

-MediaType Укажите диски емкости и, при необходимости, выбранный -FriendlyName вариант. Не изменяйте другие параметры.

Например, если диски емкости являются жесткими дисками (HDD), запустите PowerShell от имени администратора и выполните следующие командлеты.

Чтобы создать уровень NestedMirror, выполните приведенные действия.

New-StorageTier -StoragePoolFriendlyName S2D* -FriendlyName NestedMirrorOnHDD -ResiliencySettingName Mirror -MediaType HDD -NumberOfDataCopies 4

Чтобы создать уровень NestedParity, выполните приведенные действия.

New-StorageTier -StoragePoolFriendlyName S2D* -FriendlyName NestedParityOnHDD -ResiliencySettingName Parity -MediaType HDD -NumberOfDataCopies 2 -PhysicalDiskRedundancy 1 -NumberOfGroups 1 -FaultDomainAwareness StorageScaleUnit -ColumnIsolation PhysicalDisk

Если диски емкости являются твердотельными дисками (SSD), задайте -MediaType SSD вместо него и измените его на -FriendlyName *OnSSD. Не изменяйте другие параметры.

Совет

Убедитесь, что Get-StorageTier уровни успешно созданы.

Шаг 2. Создание вложенных томов

Создайте новые тома с помощью командлета New-Volume .

Вложенное двустороннее зеркальное отображение

Чтобы использовать вложенное двустороннее зеркальное отображение, наведите ссылку NestedMirror на шаблон уровня и укажите размер. Например:
```
New-Volume -StoragePoolFriendlyName S2D* -FriendlyName Volume01 -StorageTierFriendlyNames NestedMirrorOnHDD -StorageTierSizes 500GB
```
Если ваши диски емкости являются твердотельными дисками (SSD), перейдите на -StorageTierFriendlyNames *OnSSD.
Вложенный контроль четности с зеркальным ускорением

Чтобы использовать вложенное зеркальное ускорение четности, сослаться на NestedMirror шаблоны и NestedParity шаблоны уровня и указать два размера, по одному для каждой части тома (сначала зеркальное отображение, секунда четности). Например, чтобы создать один том размером 500 ГБ, вложенный двумя способами зеркального отображения и 80 % вложенного четности, выполните следующую команду:
```
New-Volume -StoragePoolFriendlyName S2D* -FriendlyName Volume02 -StorageTierFriendlyNames NestedMirrorOnHDD, NestedParityOnHDD -StorageTierSizes 100GB, 400GB
```
Если ваши диски емкости являются твердотельными дисками (SSD), перейдите на -StorageTierFriendlyNames *OnSSD.

Шаг 3. Продолжение работы в Windows Admin Center

Тома, использующие вложенную устойчивость, отображаются в Windows Admin Center с очисткой меток, как показано на следующем снимке экрана. После создания вы можете управлять и отслеживать их с помощью Центра администрирования Windows так же, как и любой другой том в Локальные дисковые пространства.

Необязательно. Расширение на диски кэша

При использовании параметров по умолчанию вложенная устойчивость защищает от потери нескольких дисков емкости одновременно или одного сервера и одного диска емкости одновременно. Чтобы расширить эту защиту на диски кэша, существует еще одно соображение: так как диски кэша часто предоставляют кэширование чтения и записи для нескольких дисков емкости, единственный способ обеспечить потерю диска кэша, если другой сервер не кэширует записи, но это влияет на производительность.

Для решения этого сценария Локальные дисковые пространства предлагает возможность автоматического отключения кэширования записи при отключении одного сервера в двухсерверном кластере, а затем повторно включить кэширование записи после резервного копирования сервера. Чтобы разрешить обычные перезапуски без влияния на производительность, кэширование записи не отключено до тех пор, пока сервер не будет отключен в течение 30 минут. После отключения кэширования записи содержимое кэша записи записывается на устройства емкости. После этого сервер может терпеть сбой устройства кэша на веб-сервере, хотя операции чтения из кэша могут быть отложены или завершаются сбоем, если устройство кэша завершается сбоем.

Примечание.

Для всей физической системы кэша (один тип носителя) не нужно учитывать автоматическое отключение кэширования записи при отключении одного сервера в двухсерверном кластере. Это необходимо учитывать только с кэшем уровня шины хранилища (SBL), который требуется только в том случае, если вы используете hdD.

(Необязательно) Чтобы автоматически отключить кэширование записи при отключении одного сервера в двухсерверном кластере, запустите PowerShell от имени администратора и выполните следующую команду:

Get-StorageSubSystem Cluster* | Set-StorageHealthSetting -Name "System.Storage.NestedResiliency.DisableWriteCacheOnNodeDown.Enabled" -Value "True"

После задания значения True поведение кэша выполняется следующим образом:

Ситуация	Поведение кэша	Может ли допускается потеря диска кэша?
Оба сервера вверх	Кэширование операций чтения и записи, полная производительность	Да
Сервер вниз, первые 30 минут	Кэширование операций чтения и записи, полная производительность	Нет (временно)
После первых 30 минут	Кэш только считывает, производительность влияет только на производительность	Да (после записи кэша на диски емкости)

Часто задаваемые вопросы

Найдите ответы на часто задаваемые вопросы о вложенной устойчивости.

Можно ли преобразовать существующий том между двусторонней зеркальной и вложенной устойчивостью?

Нет, тома нельзя преобразовать между типами устойчивости. Для новых развертываний в Azure Stack HCI, Windows Server 2022 или Windows Server 2019 решите заранее, какой тип устойчивости лучше подходит для ваших потребностей. При обновлении с Windows Server 2016 можно создать новые тома с вложенной устойчивостью, перенести данные и удалить старые тома.

Можно ли использовать вложенную устойчивость с несколькими типами дисков емкости?

Да, просто укажите -MediaType каждый уровень соответствующим образом во время шага 1 выше. Например, при использовании NVMe, SSD и HDD в одном кластере NVMe предоставляет кэш, а последние два обеспечивают емкость: задайте NestedMirror уровень -MediaType SSD NestedParity и уровень -MediaType HDD. В этом случае эффективность емкости четности зависит только от количества дисков HDD, и требуется по крайней мере 4 из них на сервер.

Можно ли использовать вложенную устойчивость с тремя или более серверами?

Нет, используйте только вложенную устойчивость, если в кластере есть ровно два сервера.

Сколько дисков необходимо использовать вложенную устойчивость?

Минимальное количество дисков, необходимых для Локальные дисковые пространства, — четыре диска емкости на узел сервера, а также два диска кэша на узел сервера (при наличии). Это не отличается от Windows Server 2016. Нет других требований к вложенной устойчивости, и рекомендация по резервной емкости также не изменилась.

Изменяет ли вложенная устойчивость, как работает замена диска?

№

Изменяет ли вложенная устойчивость, как работает замена узла сервера?

№ Чтобы заменить узел сервера и его диски, выполните следующий порядок:

Прекращение использования дисков на исходящем сервере
Добавление нового сервера с его дисками в кластер
Пул носителей будет перебалансироваться
Удаление исходящего сервера и его дисков

Дополнительные сведения см. в статье "Удаление серверов ".

Поделиться через